Dual-Band Biosensing With van der Waals Assisted Optical Metasurfaces

范德瓦尔斯力 材料科学 红外线的 生物传感器 分析化学(期刊) 物理 光学 化学 分子 纳米技术 有机化学
作者
Rashmi Kumari,Shubhanshi Sharma,Shailendra K. Varshney,Basudev Lahiri
出处
期刊:IEEE Sensors Journal [IEEE Sensors Council]
卷期号:22 (16): 15953-15960 被引量:6
标识
DOI:10.1109/jsen.2022.3190907
摘要

In this paper, we theoretically investigate a van der Waals (vdW) heterostructure-based optical metasurface for dual-band optical biosensing capable of attaining refractive index (RI) sensing in the visible and vibrational fingerprint detection of the same analyte in the mid-infrared (mid-IR) region simultaneously. The proposed structure consists of two gratings – Calcium Fluoride (CaF 2 ) grating to produce guided-mode resonance in visible and silver (Ag) grating coupled with graphene/ hexagonal boron nitride (hBN) heterostructure to induce hybrid plasmon phonon mode in mid-IR that can be used for surface-enhanced infrared absorption (SEIRA) spectroscopy. The evanescent wave in CaF 2 gratings gives rise to RI sensing at $\sim ~689$ nm. The presence of graphene adds tunability and thus allows identification of multiple vibrational fingerprints of organic molecules, nitroethane and nitrobenzene in mid-IR, with a sensitivity of 360.6 nm/RIU and 313.4 nm/RIU, respectively, in the visible region. The fingerprint signal gets enhanced at 6.43 $\mu \text{m}$ (nitroethane) and 6.56 $\mu \text{m}$ (nitrobenzene) by varying the Fermi potential of the graphene layer above 0.3 eV. The proposed sensor has the potential to meet the requirement of next-generation medical applications such as disease diagnostics, health monitoring, and food/environment monitoring as the sensor enables label-free, sensitive, rapid detection of organic molecules.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
科研通AI6.3应助tietie采纳,获得10
1秒前
搞怪绿柳完成签到,获得积分10
1秒前
科研通AI6.3应助聪慧凡蕾采纳,获得10
1秒前
何耀荣发布了新的文献求助10
2秒前
余儿发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
2秒前
大个应助WQ采纳,获得10
3秒前
逸神应助jiang采纳,获得10
3秒前
3秒前
3秒前
夜风完成签到,获得积分10
3秒前
sdbz001完成签到,获得积分0
4秒前
4秒前
4秒前
自信绾绾完成签到,获得积分20
4秒前
了解发布了新的文献求助10
5秒前
清爽的乐曲完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
好好好完成签到,获得积分20
5秒前
CC完成签到 ,获得积分10
5秒前
6秒前
汤圆完成签到,获得积分10
6秒前
CipherSage应助小毕可乐采纳,获得10
6秒前
zimu8473完成签到,获得积分10
6秒前
Orange应助NING采纳,获得10
6秒前
6秒前
7秒前
孙同学完成签到 ,获得积分10
7秒前
7秒前
科研通AI2S应助稳重诗珊采纳,获得10
7秒前
淡定的勒完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
夏律发布了新的文献求助10
8秒前
KKK发布了新的文献求助10
8秒前
英姑应助ohh采纳,获得10
9秒前
Lucas应助坦率的从菡采纳,获得10
9秒前
稀尔发布了新的文献求助30
9秒前
无奈的曼青完成签到,获得积分10
9秒前
liushikai应助兴奋觅夏采纳,获得20
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Inorganic Chemistry Eighth Edition 1200
Free parameter models in liquid scintillation counting 1000
Anionic polymerization of acenaphthylene: identification of impurity species formed as by-products 1000
Standards for Molecular Testing for Red Cell, Platelet, and Neutrophil Antigens, 7th edition 1000
HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHYSICS 106th edition 1000
ASPEN Adult Nutrition Support Core Curriculum, Fourth Edition 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6310913
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8127207
关于积分的说明 17029354
捐赠科研通 5368409
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2850402
邀请新用户注册赠送积分活动 1828029
关于科研通互助平台的介绍 1680654